PU ložiska: Kuličková ložiska potažená polyuretanem – data, výběr a zakázkové sestavení

Co je to vlastně PU ložisko

PU ložisko je kompozitní valivý prvek: standardní jádro kuličkového ložiska s hlubokou drážkou, obvykle z řady 608, 6000, 6200, 626 nebo 625, s přesně lisovaným polyuretanovým běhounem spojeným s vnějším kroužkem. Ocelové jádro přenáší radiální a axiální zatížení, definuje přesnost otáčení a nastavuje limit rychlosti. Polyuretanová vrstva zvládne povrchovou stranu zakázky. Při zatížení se deformuje, aby se rozšířila kontaktní plocha, tlumí vibrace, než se dostanou k rámu, a chrání vnější kroužek před abrazivním kontaktem s kolejnicí, pásem nebo válečkem. Pokud specifikujete ložisko s PU krytem pro válec dopravníku, závěs posuvných dveří nebo hnací kolo, není prvním rozhodnutím barva běhounu nebo tvrdost. Je to jádrové ložisko, protože jádro určuje nosnost a přesnost chodu.

Kvalita lepení odděluje odolné PU ložisko od ložiska s krátkou životností. Levná konstrukce natahuje polymerové pouzdro přes ocelový vnější kroužek; při radiálním zatížení může pouzdro sklouznout, vytvářet vnitřní třecí teplo a otáčet se mimo fázi s jádrem. Náš proces odmašťuje a fosfátuje vnější kroužek, aplikuje promotor přilnavosti a poté vstřikuje polyuretan pod řízeným tlakem a teplotou. Po vytvrzení projde každá šarže kontrolou torzní vazby: běhoun se nesmí otáčet na prstenci, když je v obou směrech aplikován specifikovaný točivý moment. Tento test je zkouškou vyhovění nebo nevyhovění před schválením vzorků k odeslání.

Standardní rodiny PU ložisek pokrývají velikosti otvorů od 4 mm do 20 mm, s vnějšími průměry lisovaného polyuretanu zhruba o 2 mm až 10 mm většími, než je vnější průměr ocelového kroužku. Například jádro 608 (8 x 22 x 7 mm) je běžně zaformováno na vnější průměr 26 mm a jádro 6000 (10 x 26 x 8 mm) je často zaformováno na 30 nebo 35 mm. Tyto rozměry nejsou kosmetické. Poměr mezi vnějším průměrem PU a vnějším průměrem oceli mění valivý odpor, hromadění tepla a rozložení zatížení, takže by měl být vybrán pro skutečné pracovní podmínky spíše než zkopírovat z podobně vypadajícího produktu.

Proč je polyuretan materiálem volby pro ložiska s povlakem

Polyuretan je specifikován u ložisek s povlakem, když aplikace vyžaduje kombinaci odolnosti proti oděru, odpružení a nosnosti, kterou jednotlivé materiály neposkytují. Níže uvedená tabulka porovnává relativní odolnost proti kluznému otěru běžných polymerních materiálů s termoplastickým polyuretanem 85 Shore A označeným jako 100.

Přírodní kaučuk je elastičtější než PU, ale při nepřetržitém kluzném kontaktu se opotřebovává asi třikrát rychleji. Nylon dobře odolává opotřebení, ale je tuhý, takže hluk a vibrace přenáší, místo aby je pohlcoval. PVC je ekonomické, ale slabé při dynamickém zatížení a nízkých teplotách. Polyuretan pokrývá nejširší provozní rozsah: od zhruba 70 Shore A pro tichý provoz s nízkou silou až po 95 Shore A pro aplikace, které vyžadují tvrdý, rozměrově stabilní běhoun se stupněm pružnosti.

Druhou výhodou je řízení kontaktního tlaku. Když ložisko z tvrdé oceli běží přímo na tenké kovové dráze, kontaktní plocha je malá a místní tlak může být extrémně vysoký, což poznamenává dráhu a generuje hluk. PU běhoun zvyšuje kontaktní plochu, takže stejné ložisko může běžet na lakované oceli, eloxovaném hliníku nebo polymerových pásech, aniž by došlo k poškození protilehlého povrchu. Kupující si často vybírají ložiska pokrytá PU ne proto, že by samotné ložisko selhalo, ale proto, že holé ocelové ložisko ničí dráhu nebo činí produkt příliš hlasitým na prodej.

Výkonové charakteristiky a provozní limity

Provozní obálka PU ložiska se snižuje na čtyři čísla: tvrdost, zatížení, teplota a rychlost. Interagují, takže změna jednoho obvykle posune ostatní. Tvrdší běhoun snese větší zatížení, ale přenáší více vibrací. Měkčí běhoun je tišší, ale více se odklání a hromadí více tepla při vysoké rychlosti. Níže uvedené hodnoty jsou typické pro standardní lisovaný polyuretan na jádru kuličkového ložiska s hlubokou drážkou.

Tvrdost je první specifikací, kterou je třeba opravit. Rozsah od 70 do 80 Shore A vyhovuje nábytkovým válečkům a posuvným dveřím, kde záleží na přilnavosti, tichosti a toleranci drobných nesouosostí. Pás od 80 do 90 Shore A je univerzální zóna pro dopravníkové válečky a vodicí kola, vyvažující průhyb proti životnosti. Rozsah od 92 do 95 Shore A je pro těžká kola, upínací válečky a přenášecí sekce pro vysoké zatížení, kde běhoun musí držet tvar a odolávat proříznutí nebo roztržení.

Teplota je omezena PU směsí, nikoli ocelovým ložiskem. Standardní polyuretan běží nepřetržitě od -20 °C do 80 °C. Krátké výchylky do 110 °C jsou u většiny formulací tolerovatelné, ale delší teplo ztvrdne běhoun, urychlí praskání a oslabí vazbu na kroužek. Pokud aplikace zahrnuje čištění párou, horkou vodu nebo trvalé sálavé teplo, návrh by měl v této zóně používat tepelně stabilní třídu nebo nepotažené ocelové ložisko.

Rychlost je také omezena běhounem. Vrstva PU zvyšuje efektivní valivý průměr a zvyšuje odstředivé napětí, takže potažené ložisko nemůže běžet stejnou rychlostí otáčení jako jeho nepotažené jádro. Praktickým pravidlem je, že udržujte povrchovou rychlost pod cca 2 m/s u měkkých běhounů a pod 5 m/s u tvrdých běhounů, poté měřte nárůst teploty během prvních hodin provozu. Pokud je dominantní požadavek na otáčky v závislosti na čase, například u motoru s ložiskem namontovaným přímo na hřídeli, je nutné snížit tloušťku běhounu nebo specifikovat vnitřní vůli jádra a mazivo pro skutečné otáčky.

Standardní konfigurace, profily běhounu a možnosti

Ložiska krytá PU se vyrábí v několika geometrických tvarech. Plochý válcový běhoun je standardem pro rovné válečky a dopravníková kola. Běhoun s V-drážkou vystředí ložisko na V-kolejnicích a udržuje sestavu zarovnanou bez dalších vodicích přírub. U-drážka nebo konkávní profily běží na kruhových trubkách a vedení drátu. Korunované tvary běhounu zvládají úhlové nesouososti mezi sousedními válečky a snižují zatížení hran. Profil je obroben do formy, takže změnou z plochého na drážkovaný se výrazně nemění uložení jádra, cena ani dodací lhůta.

• Plochý válcový profil: rovné válečky, překládací stoly, dopravníková kola
• V-drážka profil: V-lišty, vozíky, závěsy posuvných dveří
• U-drážkový profil: kruhová trubková vedení, drátová vedení, systémy lehkých kladek
• Korunovaný profil: samostředící válečky, kompenzace nesouososti
• Profil zkosené hrany: vodicí kladky hran a vedení pásu

Barvy a třídy materiálů lze přizpůsobit beze změny rozměrů. Černý PU je průmyslovým výchozím nastavením, protože saze zlepšují konzistenci opotřebení a odolnost vůči UV záření. Oranžové a zelené běhouny se používají v bezpečnostních zónách nebo k identifikaci funkce válce na výrobní lince. Bílý PU je k dispozici pro oblasti související s potravinami, kde se musí zabránit přenosu barev, i když je nutné složení zkontrolovat s ohledem na provozní teplotu a použité čisticí chemikálie.

Tři reprezentativní řady z katalogu ukazují řadu: PU 608-267, 608jádrové ložisko s vnějším průměrem 26 mm PU a šířkou 7 mm; PU 626-268, řada 626 jader nabízená také s prodlouženou ocelovou hřídelí pro přímou montáž na válec; a PU 6201-4018, řada 6201 s vnějším průměrem PU 40 mm a šířkou 18 mm pro těžší upínací válečky a přenosové podnosy.

PU 608-267 Kuličkové ložisko s hlubokou drážkou s povlakem pro všestranné použití Toto 608jádrové ložisko s vnějším průměrem 26 mm PU vyhovuje častému provozu a korozivním prostředím a nabízí nízkou hlučnost a odolnost proti opotřebení, jak je zdůrazněno v katalogové řadě. Zobrazit produkt →

PU 626-268 Černá PU kuličkové ložisko s hlubokou drážkou s možností prodlouženého hřídele Tento model s 626jádrovým a černým PU povlakem odolává vlhkosti a korozi, s prodlouženou ocelovou hřídelí, která je k dispozici pro přímou montáž na válec v přenosových systémech. Zobrazit produkt →

PU 6201-4018 Heavy Duty PU potažené ložisko pro upínací válečky S vnějším průměrem 40 mm PU a šířkou 18 mm toto 6201jádrové ložisko zvládá větší zatížení, snižuje tření a hluk u průmyslových přenosových táců a strojů. Zobrazit produkt →

Všechny mohou být namontovány s pryžovým těsněním (RS) nebo ocelovými štíty (ZZ) na ocelovém jádru. Utěsněné verze se doporučují pro prašné dílny, dřevozpracující linky, vlhké prostory nebo jakékoli prostředí, kde mazivo uvnitř jádra musí zůstat čisté, aby se zachovalo nízkohlučné chování sestavy.

Kde se používají PU ložiska

Aplikace spadají do čtyř skupin: tichý pohyb těžkých dílů, vedení produktů po dráze, provoz ve vlhkých nebo prašných podmínkách a ochrana nákladného spojovaného povrchu. V každém případě ložisko vykonává dvě práce najednou, přenáší zatížení a řídí povrchový styk, proto je specifikováno místo kluzného ložiska.

Jak vybrat správné PU ložisko

Výběr PU ložiska znamená přizpůsobení čtyř proměnných najednou: velikost ložiska jádra, tvrdost PU, profil běhounu a typ těsnění. Níže uvedená tabulka poskytuje funkční výchozí bod pro nejběžnější požadavky.

Další úvahou je způsob montáže. Je-li ložisko nalisováno na ocelový hřídel, tolerance otvoru jádra ložiska řídí uložení. Standardní jádra s hlubokými drážkami jsou vyráběna podle tolerančních systémů ISO; pro PU válečkové sestavy doporučujeme toleranci díry P6 nebo lepší a hřídel by se měla řídit doporučením tolerance h7 pro daný otvor. Během testování vzorků ověřte následující kontrolní seznam:

• Změřte vnější průměr PU ve třech polohách podél šířky; odchylka nad 0,15 mm může způsobit kývání válce.
• Zkontrolujte souosost mezi vrtáním a PU běhounem otáčením ložiska na trnu s úchylkoměrem; házení nad 0,1 mm je viditelné při rychlosti.
• Aplikujte točivý moment mezi běhoun a kroužek, abyste potvrdili přídržnou sílu spoje.
• Spusťte naložený prototyp při pracovní rychlosti a změřte teplotu vnějšího prstence po 1 hodině a po 24 hodinách. Stabilní teplota znamená přijatelnou tepelnou bilanci.
• Zkontrolujte hluk pomocí decibelmetru nebo poslechovým testem při provozní rychlosti; PU běhoun by neměl vytvářet tónový šum proti stopě.

Výroba a kontrola kvality

O kvalitě PU ložisek rozhoduje proces formování. Teplota, vstřikovací tlak, rychlost zavírání formy a doba vytvrzování ovlivňují konečné rozměry a pevnost spoje. Naše výrobní linka funguje v souladu s postupy ISO 9001:2015 se sledovatelností šarže materiálu pro každou šarži ocelových jader a polyuretanové suroviny. Výrobní dceřiná společnost je držitelem certifikace systému kvality GB/T 19001-2016 a roční kapacita přesných ložisek a spojovacích prvků je 30 milionů sad.

Vstupní kontrola zahrnuje ocelové jádro: průměr otvoru, průměr vnějšího kroužku, radiální vůli, hluk a stav těsnění. Po vytvarování je PU běhoun změřen na vnější průměr, šířku, kruhovitost a soustřednost k otvoru. Typické tolerance jsou /-0,15 mm na vnějším průměru PU a házení ne větší než 0,1 mm. Každá šarže je také kontrolována na tvrdost běhounu při specifikované Shoreově hodnotě a na vzorku z každé dutiny formy je proveden destruktivní test vazby.

Exportní balení chrání běhouny před deformací při přepravě. Ložiska jsou umístěna jednotlivě v podnosech, poté zabalena a paletizována pro námořní nebo leteckou přepravu, s měkkými separátory mezi vrstvami, aby se zabránilo plochému skvrnitosti PU během dlouhých přeprav kontejnerů.

Vlastní velikosti, barvy a možnosti montáže

Nejčastějšími zakázkovými požadavky, které zpracováváme, jsou konkrétní vnější průměr PU, který odpovídá stávající mezeře kolejnice, širší nebo užší běhoun, prodloužený vnitřní kroužek na jednom nebo obou koncích, zalisovaná ocelová hřídel a barevný běhoun pro identifikaci produktu. Přizpůsobení nevyžaduje nový design ložiska, protože jádro zůstává standardní řadou s hlubokými drážkami; mění se pouze geometrie formy a parametry formování. PU vrstvu lze také kombinovat s hřídelí jako jednu válečkovou jednotku, což zákazníkovi zjednodušuje montáž.

Když inženýři specifikují polyuretanové ložisko pro nový stroj, nejrychlejší cestou je začít se standardním jádrem a upravit rozměry PU během fáze vzorku. Praktické rady týkající se porovnávání materiálů, stupňů tvrdosti a limitů použití jsou uvedeny v našem průvodci jak vybrat správné PU kuličkové ložisko .

U nestandardních jader, jako jsou dvouřadá ložiska, jádra z nerezové oceli nebo velikosti otvorů mimo standardní rozsah, s nimi nakládáme jako s vyhrazenými projekty s vlastním postupem schvalování vzorků. Zakázková nestandardní přesná ložiska jsou samostatnou produktovou řadou, protože kroky obrábění, tepelného zpracování a kontroly se liší od standardního lisování PU. Pro zahájení nabídky stačí poskytnout výkres s požadovaným směrem zatížení, stylem montáže a podmínkami prostředí.

Instalace, údržba a běžné poruchy

Většina poruch PU ložisek souvisí s instalací. Přitlačení zakrytého válečku na příliš velký hřídel nebo zatlučení vnějšího kroužku místo vnitřního kroužku poškozuje běhoun i ocelové jádro. Následující postup pokrývá většinu sestav PU válečků:

1. Před lisováním očistěte hřídel a zkontrolujte průměr proti toleranci otvoru.
2. Naneste tenkou vrstvu montážního oleje nebo maziva na hřídel, nikoli na běhoun.
3. Zatlačte na ložisko silou pouze na vnitřní kroužek; u potažených válců podepřete vnitřní kroužek lisovacím nástrojem, který se nedotýká PU běhounu.
4. Pro uložení s přesahem použijte vřetenový lis nebo hydraulický lis s pomalým, kontrolovaným zdvihem. Nikdy nenarážejte na ložisko kladivem.
5. Po montáži otočte sestavu rukou, abyste potvrdili volný pohyb a soustřednou rotaci.

V provozu zkontrolujte tři příznaky: relativní pohyb mezi běhounem a prstencem, ploché skvrny a hluk. Oddělení běhounu obvykle ukazuje na příliš velké lisované uložení, přehřátý provozní stav nebo vystavení nekompatibilní chemické látce. Plochá místa se objevují, když je měkký běhoun ponechán pod statickou zátěží po dlouhou dobu nebo když se válec místo otáčení táhne. Hluk pochází téměř vždy z ložiska jádra: jakmile voda nebo prach projde těsněním, mazivo degraduje a ložisko je slyšet, i když běhoun stále vypadá správně.

Po ověření kompatibility rozpouštědla s polyuretanem očistěte ložiska pokrytá PU jemným mýdlem a vodou nebo stejným rozpouštědlem, jaké se používá kolem zařízení. Nenamáčejte ložisko na dlouhou dobu v odmašťovačích na bázi ropy; dokážou běhoun změkčit a trvale změnit jeho tvrdost.

Často kladené otázky

Jaký je rozdíl mezi PU ložiskem a pogumovaným ložiskem?

Standardní pogumovaná ložiska vyrobená z přírodního kaučuku, EPDM nebo SBR poskytují vysokou elasticitu a dobrou přilnavost a jejich cena suroviny je nižší. Polyuretan nabízí zhruba dvojnásobnou odolnost proti oděru, vyšší pevnost v roztržení a širší rozsah tvrdosti. Pro válec, který běží nepřetržitě, například válec dopravníku nesoucí abrazivní obaly, PU obvykle vydrží několikrát déle, než opotřebení povrchu změní oběžný průměr. Pryž zůstává dobrou volbou pro velmi měkké válečky s vysokou přilnavostí při velmi nízké rychlosti, ale PU pokrývá většinu průmyslových a nábytkářských aplikací s delší životností.

Jakou tvrdost Shore mám zvolit?

Použijte 70 až 75 Shore A, když ložisko běží na křehké dráze, potřebuje vysokou přilnavost nebo musí tlumit lehkou sestavu proti vibracím. Použijte 80 až 85 Shore A pro univerzální válečky, posuvné dveře, zásuvky a vodicí kladky dopravníků. Použijte 90 až 95 Shore A pro velká zatížení, vysoké upínací síly a aplikace, kde rozměrová stabilita záleží více než pohlcování hluku. V případě pochybností zašlete údaje o zatížení a rychlosti a požádejte o vzorky ve dvou stupních tvrdosti; rychle rozhodne měřitelný rozdíl v opotřebení a valivém odporu.

Lze PU ložisko použít ve vlhkém nebo splachovaném prostředí?

Standardní PU sám odolává vlhkosti, vodnému detergentu a mnoha olejům. Slabým místem je ložisko jádra: pokud se voda dostane do neutěsněného ložiska, ocelové kroužky zkorodují a mazivo se znehodnotí. Specifikujte verze RS s pryžovým těsněním pro prostředí se splachováním a zkontrolujte, zda těsnicí břit nevyčnívá za běhoun z PU. Na chemickou expozici otestujte konkrétní kapalinu, protože silné kyseliny, horké zásady a některá rozpouštědla mohou nabobtnat nebo změkčit polyuretanový běhoun.

Značí PU běhoun podlahy nebo hliníkové pásy?

Hladce tvarovaný polyuretanový běhoun běžně neznačí čisté podlahy nebo eloxované hliníkové pásy. Značení se objeví, když běhoun zachytí tvrdé částice, jako je písek nebo kovové třísky, a vtlačí je do podlahy. Pro prostředí s cizími tělesy použijte mírně tvrdší běhoun kolem 90 Shore A a udržujte valivou dráhu čistou; pravidelné stírání povrchu běhounu zabraňuje usazování částic.

Jaké vlastní možnosti jsou k dispozici pro ložiska PU?

Vlastní možnosti zahrnují vnější průměr PU, šířku běhounu, profil běhounu, barvu běhounu, velikost otvoru, prodloužený vnitřní kroužek a zalisovanou hřídel. Minimální objednací množství obvykle začíná na 500 až 1 000 kusech na velikost pro standardní zakázkové barvy a vývojové vzorky lze vyrobit se skutečnou formou. Nestandardní konstrukce jádra, jako jsou dvouřadá ložiska nebo jádra z nerezové oceli, jsou k dispozici pro speciální projekty a jsou uvedeny samostatně po posouzení výkresu.

Jak dlouho vydrží PU ložisko?

Životnost je určena ložiskem jádra při správném výběru běhounu. Utěsněné jádro s hlubokou drážkou může při běžném zatížení běžet tisíce hodin. PU běhoun by měl být zkontrolován na ploché skvrny, praskliny a zmenšení průměru. V dopravníkových aplikacích s dezénem 80 až 85 Shore A při střední rychlosti běhoun obvykle vydrží interval údržby zařízení. Nejspolehlivějším způsobem, jak odhadnout životnost, je test prototypu na vaší skutečné dráze, s naměřeným průměrem běhounu a hlukem zaznamenávaným v pravidelných intervalech.